范文一:变形铝合金熔铸工艺分析
[摘 要]在变形铝合金的生产过程中,熔炼铸造是一个非常关键的工艺,该工艺在为下游工序提供合格的坯料的同时,还要尽量节约能耗、降低生产成本。本文主要介绍了变形铝合金的各个铸造工艺的特点及各工艺的优点和弊端。一对变形铝合金熔铸工艺进行分析后得出结论,为在未来的工程中熔铸工艺的选择提供一定的依据。
[关键词]变形铝合金 熔铸工艺 工艺分析
中图分类号:TG27 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)29-0022-01
引言
铝加工业的发展使铝材的应用更加广泛,尤其是在目前的航空航天工业、轨道交通业、乘用车辆制造业、军工材料及民用产品的开发行业中,铝材应用的市场被开拓发展成为了十分广阔的大市场,因此就对铝材的质量也提出了更高更严的要求。而铝材的熔铸是铝材生产的第一道工序,其目的主要是是为铝材轧制、锻造、挤压生产提供优质锭坯。锭坯的冶金质量的高低,是在后续的工序中再难以进行更改的。因此,控制好锭坯的生产与质量是发挥铝材的潜力的重要前提。要以先进的工艺技术和最低的成本获得高性能、高质量的铝合金铸锭使之满足后续工序及最终成品的需要是现代化铝材应用所追求的。
一、变形铝合金熔铸
铝熔铸是利用电解铝液、返回废料、中间合金为主要入炉原料,经熔化、保温、精炼、铸造成锭,铸锭经锯切、铣面处理成压延车间需要的合格扁锭,或者铸轧/连铸连轧成板带坯。其主要的工艺过程为熔炼、熔体处理、铸造。铝熔铸的这三个主要工序过程是紧密衔接、相互制约、密切配合才能完成熔铸过程。在此过程中,如何发挥设备寿命期内的能力,提高生产力,节能降耗,降低生产成本越来越受到铝加工行业的关注。
二、变形铝合金熔炼
熔炼过程为了使熔体内部成分、温度均匀,需要采用适当的搅拌技术,建议采用电磁搅拌。电磁搅拌的主要优点是:减少炉内各部位熔体的温度差;熔体成分均匀;由于提高了热的传输,能耗下降;炉渣下降。
铝熔体处理一般指对熔体进行合金化、净化与细化。合金化的目的是为了提高强度,此外,还应该考虑改善加工性、抗蚀性、耐磨性、硬度、液态金属的流动性、表面性能以及其他特殊性能等。净化处理或精炼是采取措施使铝熔体中不希望存在的气体与固体物质降到所允许的范围以内,以确保材料的性能符合标准或某些特殊要求。铝熔体的净化处理主要是将氢及氧化铝降到所要求的水平或更低一些。为了获得铸锭均匀细小的最佳晶粒组织,主要途径有控制凝固时的温度制度,细化处理。
三、变形铝合金铸造
铝合金铸造是将经检验合格的铝熔体浇注到带有水冷却设施的结晶器中,使熔体在重力场或外力场的作用下充型、冷却、凝固成铝锭坯的工艺过程。变形铝合金铸造主要有半连续铸造、铸轧、连铸连轧三种铸造工艺。半连续铸造属于静模铸造,铸轧和连铸连轧属于动模铸造。对于变形铝合金铸造来说,作者认为动模铸造是发展的方向,它可以实现液体金属一次加工成材,达到节能、降耗、提高生产效率的目的。动模铸造可分为四类:其一是辊间铸造,液体金属从供流嘴流到一对相向转动的轧辊之间冷凝成形并被压延成板材,典型的辊间铸造是连续铸轧技术;其二是轮间铸造,用带定型槽沟的环形轮和钢带组成结晶器,金属液进入结晶腔内,随铸轮同步运行,在铸轮与钢带分离处,熔体凝结成坯并以与铸轮周边相同的线速度拉出锭坯;其三是带间铸造,结晶器由两条相互平行的履带式类型的钢板模或钢带组成;其四是无接触铸造,气化层铸造以及电磁铸造属此类的铸造方式。对于变形铝合金板带的成型,选用铸轧和连铸连轧的优势明显。
(一)半连续铸造坯锭
目前应用最多的是直接水冷立式半连续铸造机,它可以生产各种铝合金牌号和规格的扁锭以及实心和空心圆铸锭。铸造过程中铝液重量基本压在引锭座上,对结晶器壁的侧压力较小、凝壳与结晶器壁之间的摩擦阻力较小,且比较均匀。牵引力稳定可保持铸造速度稳定,铸锭的冷却均匀且容易控制。其中尤以液压铸造机的应用最为普遍,特别是内导式铸造机的优点更为明显。
(二)铸轧
铝熔体从净化处理装置流出后,进入可以控制液面高度的前箱内。通过前箱底侧的横浇道流入由保温材料制成的供料嘴中,液体金属靠静压力由供料嘴直接进入一对相反方向旋转的铸轧辊中间。铸轧辊使液体金属快速结晶。随着铸轧辊的转动,铝熔体的热量不断通过凝固壳被铸轧辊带走,结晶前沿温度持续下降,结晶面不断向熔体内部推进,当上下两个结晶层增厚并相遇时,即完成铸造过程而进入轧制区,经轧制变形成为铸轧带坯。铝带坯连续铸轧技术代替了通常铸锭热轧工艺生产带坯所需的铸造、锯切、铣面、加热、热轧等全部工序。
(三)连铸连轧
连铸连轧工艺是一种工艺设备紧凑,在连续铸造机后面紧接着配置热连轧轧机组的紧凑生产线,是从液体到板带材一次性完成的连续生产线。显然,连铸连轧不同于连续铸轧,后者是在旋转的铸轧辊中,铝熔体同时完成凝固及轧制变形两个过程。但是两种方法的共同点均是将熔炼、铸造、轧制集中在一条生产线,从而实现从铝液到铝板带坯连续性生产,比常规的间断式生产流程少了多道工序。
在连铸连轧工艺中,铝熔体通过铸造前箱及铸嘴进入运动的双钢带水冷模腔。前箱安放在铸机的进口处,进入前箱铝液的流量大小由流槽上的浮漂式控制器来控制,控制信号大小由铸造速度传感器反馈。铸嘴上开有小孔,在小孔中通入低压惰性气体等,均匀地分布在钢带和铝液之间,起到铝液和钢带间的热传递,使进入钢带口的铝液凝固均匀,不会使钢带间产生急速的热胀冷缩,引起钢带变形,影响铝板带表面的平整度。在钢带的下部安装有钕-铁-硼强磁体支撑辊,产生的强磁力对钢带有极强的吸引力,使钢带限制在铸机规定的范围内运动,铸造出来的铸坯截面是矩形的。
结语
综上所述,在变形铝合金板带材生产的工艺选择上,连铸连轧具有相当明显的优势,对于铝熔铸的工艺配置应该是针对企业对产品定位方面的考虑,单就产能及基本投资而言,从产品产能的灵活性以及生产产品的多样性考虑,首选的应该是普通热轧工艺流程。但是对于刚刚起步或初涉猎铝加工的企业来说,选择成熟的铸轧工艺也不失为一种少投入、快见效、迅速回收成本、产能虽小不会被套牢的工艺。
参考文献
[1] 刁莉萍,梁岩.铝合金熔铸配料工序的工作原则和依据[J].轻合金加工技术,2006,03:11-14.
[2] 吴树文.提高铝合金熔铸质量的技术措施[J].青海科技,2008,03:83-85.
[3] 谢晓会,冀中年,李素娟.变形铝合金熔铸工艺综合分析[J].轻合金加工技术,2013,08:22-25+50.
[4] 何家金.铝合金熔铸生产过程的爆炸分析[A].中国有色金属加工工业协会轻金属分会.2011全国铝及镁合金熔铸技术交流会论文集[C].中国有色金属加工工业协会轻金属分会:,2011:5.
[5] 刘静安.铝合金可锻性及热力学参数确定原则分析[A].中国有色金属学材料科学与工程学术委员会、中国有色金属合金加工学术委员会.中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C].中国有色金属学材料科学与工程学术委员会、中国有色金属合金加工学术委员会:,2011:8.
范文二:1200铝合金熔铸工艺研究
万 方数据
12轻合金加工技术 2003,vo J.3l,№10
能减少吸氢和氧化夹杂。 量为O.2k∥L A1(质量分数为0.02%)。
(2)熔炼温度的确定。根据Al—Fe—si系合金状态 方案2:选用英国某金属有限公司生产的中10mm 图,选择比液相线高80一100℃的温度为熔炼温度。 Al一5Tj—B丝细化剂,Tj元素的加入量为0.05k趴Al(质 (3)由于该合金对组织和强度要求很高,故应降 量分数为O.005%)。
低si含量,适当增大”(Fe)~(si)比值。 3.2均匀化处理工艺的影响
(4)Ti有细化晶粒的作用,可适当加Ti。 选用Al—Ti细化铸锭1根,Al一5Ti—B细化铸锭l 2.2.2熔炼工艺要求 根,做均匀化处理,其余4根铸锭不均匀化处理。
根据以上工艺特点,确定1200铝合金的熔炼工艺 3.312∞铝台金与11帅铝台金的成分控制
如下:
①配料采用Al 99.7作新铝,要求原材料干净,无油 污、水分;②采用煤气炉供液体料熔炼方式,熔炼温度 700~750℃;③加强覆盖,熔体出炉前用Ar—ck精炼10 mi“;④w(Fe)山(si)≥4,
2.3.1铸造工艺特点
(1)该合金铸锭形成疏松倾向性小,但晶粒度大 小和热裂纹倾向性受铸造温度影响较大,因此铸造温 度不宜过高,铸造温度比液相线温度高30一50℃。 (2)铸造温度偏低,熔体流动性差,铸造过程中易 出现拉裂。适当降低铸造速度可以避免拉裂废品。 (3)随着冷却速度增大,晶内与晶界分布的脆性 相变得细小,合金的力学性能提高。生产该台金时,冷 却水压可适当增大。
(4)该合金要求纯净度高,故在铸造流线上宜采 用陶瓷管和玻璃丝布双重过滤。
232铸造工艺要求
根据以上工艺特点,确定1200铝合金的铸造工艺 参数为:铸造速度,60~65mm,mi“;铸造温度,685~ 710℃:水压,80—150kPa。
2.4均匀化处理
用半连续方法铸造的铸锭,由于冷却速度快。会产 生非平衡结晶,均匀化退火可消除成分和组织不均匀 性,改善铸锭的加工性能和最终力学性能。用两根铸锭 做均匀化处理试验,根据合金成分,采用稍高于1100铝合金的均匀化温度,即:610℃24h的均匀化制度。 2.5铣面
该合金用料表面质量要求极高,为消除表皮组织 缺陷,对铸锭进行铣面处理,每面至少铣8mm,铣面后 刀痕深度小于O 1mm,铸锭表面平整、光滑、不黑皮。
3对比试验
本次试验生产两炉1200铝合金,考察不同的熔铸 T=艺对铸锭组织、性能方面的影响。
3.1细化方法不同对12帅铝台金的影响
方案l:选用Al—Ti中间合金细化,Ti元素的加入
12∞铝合金化学成分:Ⅲ(si)羽,12%,Ⅲ(Fe)m5%,
1100铝合金化学成分:埘(Si)=n2%—阻3%,埘(Fe)=
0.5%加.7%,埘(Fe)知(si)=2 ̄3,埘(Cu)m0596—阻2%。
4研制结果
试验两个熔次中,1200铝合金最终化学成份:w
(Fe)却.51%,伽(si)=0.06%,钾(Fe)知(Si)=8.5,
=0.017%(加Al_Ti),埘(Ti)<>
锭表面无夹渣、气孔、黑皮等缺陷。外形尺寸符合试验
要求。分别取1200铝合金加Al—Tj均匀化铸锭.加Al—
Ti未均匀化铸锭,加Al一5Ti—B均匀化铸锭,加Al一5Ti—
B未均匀化铸锭,1100铝合金铸锭;分别切取一试片做
铸锭质量全分析,进行低倍组织、高倍组织、化学成分
偏析、力学性能等项目检查。
4.1化学成分偏析
沿铸锭厚度方向,由边部向中心连续取样,分析
Fe、Ti含量,加Al一5Ti—B丝细化的铸锭断面各部分无
Ti、Fe偏析,而加Al—Ti细化的Ti、Fe分布情况见图1。
Fe、Ti元素质量分数最大偏差分别为0.02%和0.002%。
说明各断面上成分相当均匀。
0?6
堡
兰
i o 4
Fe
7——_、
、Ti
冒l加Al—Ti细化的12∞铝合金铸锭化学成分偏析情况
4.2低倍组织检查
1200铝合金、1100铝合金铸锭的低倍检查中,均
未发现夹渣、疏松等冶金缺陷,晶粒度小于一级。
4.3高倍组织检查
对1200铝合金铸锭进行显微组织检查,用定量金
相显微镜测量枝晶间距、第二相体积分数,平均晶粒尺
寸,各项结果的平均值见表1。1100铝合金和12
值见
万 方数据
2003.v01.3l,№10轻合金加工技术 13
表l 12∞铝台金3Im mm×870mm铸锭高倍组织数据 状态 枝晶间距/IL n?第二相体积分数/%晶粒平均尺寸,“m
图2高倍组织照片
日一1100加Al一5¨一B;b—ltoo加Al—T;c一1200加Al一5w—B d—1200加A1。ri
从表1中可看出,加Al—Ti的铸锭其晶粒细小,但 其枝晶间距较加Al—Ti—B的大。
从高倍照片看出:
(1)加入Al~5Ti—B(Ti元素加入量为0005%)的 铸锭,其单个品粒内网络薄,说明Al一5Ti—B在细化晶 粒的同时,对品粒内的枝晶也起到细化作用。但加入
Al—n(Ti元素加入量为O.02%)的铸锭,其Ti元素加 入量多,因此其晶粒细小;
(2)铸锭由边部向中心其晶粒逐渐变小,网络变 薄,符合结晶规律;
(3)1200铝合金晶粒较lloo铝合金的小,枝晶网 络薄;
(4)均匀化退火后,晶界和枝晶上部分化合物熔 解,但并不明显。
4.4力学性能
沿试片边部至中心连续取力学性能试样。检查结 果见表2。从表2中可以看出,1200铝合金具有最佳的 铸造和加工塑性,其仲长率很高,明显好于1100铝合 金。从表2中还可以看出,在加入Al一5Ti—B(Ti元素加 入量为o 005%)时,其力学性能即达到与加入A1一Ti (Ti元素加入量为O 02%)的效果相当。
表212∞铝合金与11∞铝台金力学性能(平均值) 舍金 状态 口∞删P且叽珊Pa口02,Ⅱb 8,% 1200Al—Ti—B(铸态) 50480060.6371.96 1200Al廿i—B(均匀化) 3998861604674.
Al_TI(均匀化) 38.148086047778 1100铸态 418974043370 5分析与讨论
5.1不同细化晶粒方式的影响
5.1.1对组织的影响
影响铸锭组织均匀性的因素有晶粒度和枝晶间 距。铸锭的晶粒越细小,铸锭组织越均匀;铸锭的枝晶 网络越薄,铸锭组织越好。
本次试验中,加人Al—Ti的铸锭,晶粒细小,而加入 Al一5Ti—B丝的铸锭(Ti元素的加入量为o.02%)晶粒 较大,这是因为加入Al—Ti的铸锭中Ti元素加入量多 (Ti元素的加人量为0.02%),随着合金中Ti元素的增 多,台金中活性质点增加,因此晶粒细小。而加入Al一 5Ti—B的铸锭Ti元素的加入量仅为O.005%。
本次试验中,加入Al一5Ti—B的铸锭枝晶网络薄。 说明Al一5Ti—B在细化晶粒的同时,对晶粒内部的枝品 边起到细化作用。这是因为向熔体中加入Al一5Ti—B 后,熔体中除存在TiAl,外,还有TiB:质点。其中TiB:质 点熔点高,其尺寸是TiAl3的几百分之一,在熔体中弥 散分前L故枝晶网络薄。此外,TiB:质点不仅自身起成核 细化作用,而且能有效降低TiAL的溶解度,使TiAl,粒 子起到成核作用,最终细化晶粒。
51.2对性能的影响
众所周知,晶体变形的最突出糕点是其不均匀性,
《下转第23页) 万 方数据
万 方数据
1200铝合金熔铸工艺研究
作者:于帆 , 魏继承 , 郝志刚
作者单位:东北轻合金有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150060
刊名:
轻合金加工技术
英文刊名:LIGHT ALLOY FABRICATION TECHNOLOGY
年,卷(期):2003,31(10)
参考文献(1条)
1. 《变形铝及铝合金相图谱》编写组 变形铝及铝合金金相图谱 1974
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_qhjjgjs200310004.aspx
范文三:Fe-Ni系铝合金熔铸工艺
Fe-Ni系铝合金熔铸工艺
工艺屉
AI-Cu-Mg-Fe-IVi合铸工
MeltingandCastingProcessinA1--Cu--Mg?-Fe--NiAluminumAlloy
供稿l王立娟,吴欣凤,曹玉峰/WANGLi-juan,WUXin.feng,CAOYu.feng
A1.Cu.Mg.Fe.Ni系销合金多 为锻造铝合金,因具有耐热性好, 热状态下塑性高,高温下强度高, 持久强度和蠕变抗力时间长等优 点,而被广泛用于航空发动机及 其他高温下工作的零件,是目前 世界各国超音速飞机都使用的耐 热铝合金材料.
但A1.Cu.Mg—Fe—Ni系合金成 分和相组成复杂,易产生针状和 片状的粗大FeNiA19一次晶缺陷, 影响铸锭的组织和性能.此外, Fe,Ni含量及比例的变化也会影 响合金的主要耐热相CuMgA12相 的数量.为摸索合理的熔铸工艺, 为航空航天设备提供合格铸锭, 特进行如下工艺研究.
成分的选择
以2618合金扁铸锭为例,对 各成分的选择进行试验.
Cu~llMg含量的选择
试验研究了不同含量的Cu,
Mg及其组合对合金性能的影响 (见表1o
含量均低时,屈服强度降低;随
着Cu,Mg含量的增加,合金的
强度有所提高,但延伸率略有降 低.这是因为Cu,Mg含量增加后, 合金成分落在Al—Cu—Mg系三元 平衡图中的Or_(A1)+S(CuMgA1)
两相区内,冈此强化相S的数量 增加,而A1一Cu—Mg—Fe—Ni系铝合 金主要强化相是S(CuMgA1,)相, 因此其强度有所提高.
对Cu,Mg元素含量的控制
原则是:降低铜含量,增加镁含量, 从而获得最大数量的S(CuMgA1,) 相,得到具有良好耐热性能的合 .因此建议Cu含量控制在中下 金
限,Mg含量控制在中上限.
Fe~llNi含量的选择
试验研究了Fe:Ni=1:1, W(Fe,Ni)范围为1.0%,1.3%对 合金性能的影响.结果表明,随
着Fe,Ni含量的增加,强度上
升,应力腐蚀性能变差;塑性和
耐热性先升而后降,Fe,Ni含量 在1.0%,1.1%范同内时,合金的 塑性和耐热性最好.
由表1可见,合金中铜,镁在A1.Cu.Mg系合金中添
表1cu和Mg含量(质量分数)对T6状态厚板力学性能的影响
作者单位:东北轻合金有限责任公司,黑龙江哈尔滨150060
72岔_磊啦尊2011年第2期 加Fe和Ni可以提高合金的耐 热性能.随着Fe,Ni含量的增 加,合金中FeNiA1.相相应增加, FeNiA1.相是难溶相,在铸造条 件下,它以条状分布在OL(A1)固 溶体的基体上,变形后其碎块分 布在品粒内部和晶粒边界上,对 变形起阻碍作用.因此随着Fe, Ni含量的增加,合金强度上升. 但也正是由于这些FeNiA1.不溶 相的存在,降低了合金的耐应力 腐蚀的能力.合金中过剩的Fe, Ni含量的不同,合金的相组成 可能有明显的差别,从而也导致 强化特点的改变.Fe和Ni主要 与Al形成三元相FeNiA1.,如果 Fe和Ni的相对含量偏离l:1,存 在过剩的Fe或Ni时,则可相应 地形成CuFeA1,或A1CuNi相. Cu2FeA17,A16CuNi相的存在使 合金的力学性能降低.
综合考虑Fe,Ni对合金强度, 塑性及抗应力腐蚀性能的影响, 将W(Fe),W(Ni)含量控制在 1.0%-1.1%.
si含量的选择
si的加入可以提高合金的强
度,少量的Si既能减少空位和位 错环的数量和尺寸,也能降低亚 稳定的s相的形成速度.但si含 量超过0.2%则会使合金强度下 降,这是因为合金中加入Si生 成Mg,Si相,从而减少了主要热 强相S(CuMgA1,)相的含量,在 人工时效后Mg,Si相使合金强度 升高;但在高温下,由于它有较 大的时效敏感性,会使合金的高 温瞬时强度下降.随Si含量的增 加,合金晶间腐蚀敏感性增加, 应力腐蚀倾向增大.因此为了获 得最佳的力学性能和高的耐蚀性 能,si含量应作为杂质控制在 0.15%,0.25%范围之间. 熔体净化方式的选择
A1.Cu.Mg—Fe.Ni系铝合金主 要用于航空发动机等领域,对制 品内部纯洁度和氢气含量要求极 高,因此要选择合理的熔体净化 方法.
为保证铸锭的质量,可采用 炉内净化和炉外净化相结合的净 化方法:分别在炉料化塌,完全 熔化和精炼扒渣后撒1号熔剂覆 盖,精炼熔体;炉内采用Ar气对 熔体进行气体精炼15rain以上, 精炼后静置30min,以保证气体,
夹杂物与熔体的充分分离;铸造 在线采用双旋转喷头的ALPUR 除气装置对熔体进行在线除气处 理,并分别采用玻璃丝布,双级 泡沫陶瓷片对熔体进行过滤处理. 采用在线播种A1—5Ti.1B丝进行晶 粒细化处理.
铸造参数的确定
铸造温度的确定
铸造温度过高,液穴加深,
导致尖形液穴,使裂纹倾向增加; 同时使凝壳变薄,增加表面偏析 瘤的产生几率;铸造温度高也增 大了柱状晶组织的倾向.
铸造温度过低,熔体黏度增
加,气体与夹杂物不易与熔体分 离,导致气体和夹杂缺陷,并使 铸锭表面的冷隔倾向加大.随着 铸造温度的降低,过渡带的宽度 变大,而A1一Cu—Mg—Fe.Ni系铝合 金的Fe,Ni含量比较高,因此易 形成针状和片状粗大的FeNiA1. 一
次品,影响合金制品性能.
经试验,确定了合理的铸造
温度范围,扁铸锭为710,730?, 圆铸锭为740,760?.
铸造速度的确定
随着铸造速度的提高,铸锭
平均结晶速度增加,在一定范围 内将对铸锭的力学性能产生有利 影响.当铸造速度过快时,液穴 变深,过渡带尺寸变宽,区域偏 析加剧,增大了组织和成分的不 均匀性及疏松程度;铸造速度过 高导致铸锭横截面方向的温度梯 度增大,导致通心裂纹.
铸造速度过慢,会使铸锭轴 向温度梯度增大,各部分收缩不 均,导致冷隔,严重的可能发展 为横向裂纹.
经实际摸索,确定A1一Cu. Mg.Fe.Ni系铝合金的铸造速度如 表2所示.
工艺屉
此外,冷却速度快也会使液穴变 浅,过渡带缩小,使金属补缩条 件得到改善,减少或消除了铸锭 的疏松,气孔等缺陷.过大的冷 却速度也会使铸锭产生冷隔缺陷, 导致横向裂纹的发生.
铸锭均匀化处理
为消除直接水冷半连续铸造 造成的晶内偏析及区域偏析,以 及消除铸造应力,对A1一Cu—Mg— Fe.Ni系铝合金铸锭进行均匀化退 火处理.
加热温度的选择
均匀化温度的上限不能超过 合金中低熔点共晶的熔化温度, 下限也不能选得太低.因为原子 的扩散速度随加热温度的升高而 显着增加,而且,金属必须加热 到某一温度以上,其原子扩散过 程才能开始显着提高,所以,根 据该系合金的相组成,选择其均 匀化温度为500?.
保温时间的选择
均匀化保温时间是根据均匀 化温度,合金元素的扩散速度, 铸锭尺寸和形状等因素来确定的, 这和合金的性质,铸锭的组织和 显微不均匀性有关.原因是这些 因素决定着固溶体浓度的均匀化
Ni系铝合金铸造工艺参数 表2A1一Cu—Mg—Fe—
冷却速度
铸锭的力学性能一般随冷却 速度的加快而提高.这是因为结 晶速度快,晶内结构更加细化. 和过剩相的溶解速度.铸锭合金 组织愈弥散,枝晶结构愈细小, 过剩相的质点愈细,扩散距离就 愈短,均匀化过(下转第76页) 2011年第2期露泌对手73 工艺屉
鞲
小主要取决于珠光体形成时的过
冷度,即珠光体的肜成温度,过 冷度越大.珠光体的形成温度越 低,片层间距越小】.而且山线 材通条组织的不均匀性可知,线 材冷却的均匀性也还不够.这 因索导致线材的抗托强度不足, 通条线材的性能均性.
根据相关原理廿丁知,在卡仃 的冷却条件F,线材叶丝温度越 高,过冷度越大,珠光体片层间 距越小.越容易得到索氏体,}大i 此对于调整了吐丝温度的方案3, 索氏体比例大幅度提高,中部和 心部索氏体比例达到既定要求, 但是,如果过冷度过大,彤成珠 光体片层距过小,就会得到屈 氏体甚至马氏体导致线材抗扎 强度过高,延伸率及断面收缩率 不足.根据方案3检测结果町矢?, 局部存在马氏体,线材通条组 织均匀不够,线材存住冷却的 不均匀性,且局部冷却强度过大. 而方案4巾,…f充分考虑
到吐丝机布线辊道j排布存 中间密度小丁两边的情『兑,方案 设定时,仪对风量分进行r洞 整,进一步减小了L}1部风世,加 大边部风墩.最终榆测结果为 线材巾部,心部索氏体比例达到
95%,组织均匀,是一个比较理
想的会_卡H组织,达到了没定了控 制冷却效果..而且由于吐丝温度
不高,线材二二次氧化程度低.
结束语
通过调整65Mn吐丝温度.
合理选择斯太尔摩冷却T艺,成
功生产表卣氧化铁皮量少,且
不需要通过馏淬火l序,直接制
成泉宸录i0誓誓0薯誊鲞l
造弹簧的65Mn线材,达到节能
增效的H的..
露圜豳
[?赵时腾65Mn?l线盛条控制冷却艺参数选 择湖南冶金,2001(2J:2426 [2】崩修昌,游引,蚓永明,等控冷I一艺剐 65Mn黼条托拔性能影响汀西冶会,2006, 26f21:l8—20
[3]上占学控制轧制与控制冷却北京:厶金工业 出版礼,1988:132
[4]乔德席,李曼式高速轧机线材,产北求:冶 金Ihll:f1.I版社.1995:328 『5]崔忠圻,刘北兴金属学与热处理原理第 3版喻尔滨:喻尔滨l_妲大学出版社, 2007.19
作者简介
庄娜(1978-一),女,学士学
位,主要从事产品研发.Y-作,Email: zhuangna@163.conl
(上接第73页)
图1AI—Cu—Mg-Fe—Ni系合金铸锭显微组织照片
程也就愈快.试验确定A1.Cu. Mg—Fe—Ni系合金铸锭均匀化保温 时问为20h.
试验结果
根据上述方案生产的铸锭,
无化学成分偏析现象.合金制品 全部符合A级探伤标准,内部纯 净度合格.低倍组织检验中,无 76露癌啦蓥2011年第2期 夹渣,气孔,疏松等冶会缺陷. 铐锭晶粒度小于级.均匀化处 理的铸锭显微组织照片1. 最终制晶的各项性能指标也完全
符合要求.
结论
为保证Al—Cu—Mg—Fe—Ni系合 金良好的铸造性能,加l{性能和 使用性能,可采取的措施为: 合金成分Cu含量控制住巾下 限,Mg含量控制在中上限;Fe, Nj含量控制在下限.且尽可能实 现Fe:Ni=l:l;Si控制在中上限. 采用炉内,炉外双重净化方
式对熔体进行净化处理,铸造在 线采用除气装置和有效的过滤装 置.采用A1.5Ti一1B进行品粒细 化.适当提高铸造温度,避免粗
人FeNiAI.一?次晶.
作者简介
王立娟(1973一),女,吉林榆
树人,高级工程师,本科,E-mail:
范文四:5754铝合金熔铸工艺研究_郑宪
5754铝 合 金 熔 铸 工 艺 研 究 东北轻合金加工厂 郑 宪 吴 欣 凤 郭 焕 林
【 摘要 】 试验研究了 5754铝合金化学成分的控制及对铸锭力学性能影响 , 熔 炼 、 铸造工艺参数选择 , 对铸锭质量进行了全面分析 。
关键词 5754铝合金 Mg 2Al 3 熔铸工艺 力学性能
1 前 言
5754铝合金属于 Al -Mg 系热处理不可 强化变形铝合金 。 近年来 , 随着国内外汽车制 造业突飞猛进的发展 , 减轻车体自重提高车 速 , 寻求代替钢 、 铜部件的铝合金材料 , 已成 为铝加工业和汽 车工业部门面临的重 要课 题 。 我厂近年来开展了这方面的研制工作 , 现 将适用于汽车工业的 5754铝合金材板的熔 铸工艺试验研究 , 以及现场生产实践情况介 绍如下 。
2 合金成分和组织
5754铝 合 金 化 学 成 分 (%) 为 :Cu ≤ 0. 10, M g 2. 6~3. 6, M n ≤ 0. 5, Fe ≤ 0. 40, Si ≤ 0. 40, Zn ≤ 0. 20, Ti ≤ 0. 15, Cr ≤ 0. 30, M n +Cr0. 10~0. 6, Al 余量 。 对照 Al-Mg 系相 图 〔 1〕 , 该 合 金 结 晶 组 织 中 主 要 相 组 成 为 Mg 2Al 3(U ) 、 Mn Al 6, 杂质相为 Mg 2Si 、 Fe Al 3、 (M nFe) Al 6等 。 因此 , 合金的力学性能与 Mg 含量高低即 T +U 不平衡共晶多寡有着必然 的联系 。
3 熔铸工艺特性
郑宪 、 吴欣凤 — — 哈尔滨东北轻合金加工厂 工程师 , 郭焕林 —— 高级工程师
3. 1 熔炼时易吸气和氧化
资料 〔 2〕 表明 , 随着 Mg 含量的增高 , 合金 表面氧化膜的组成和性质发生变化 。 当 Mg 含 量在 1. 0%以上 时 , 其 氧化膜 则由 Al 和 Mg 的氧化物混合组成 , 且氧 化膜的致密性 差 。 因此 , 该合金在熔化时 , 突出表现为 :① 氧 化膜失去保护作用 , 合金烧损严重 , 影响合金 成分 ; ② 氧化膜致密性差 , 使熔融合金的吸气 增加 , 铸锭气孔 、 疏松废品增多 ; ③ 易形成氧 化夹渣 , 铸锭表面易引起应力集中 , 甚至导致 表面裂纹 。
3. 2 有一定程度钠脆性倾向
Al-Mg 系合金的钠脆性是众所周知的 。 在工业生产条件下 , 由于熔剂使用不当或炉 体自身的污染 , Na 元素必然存在 。 另一方面 , 所使用原材料 中含有比 Na 高得多的 Si 元 素 。 因此在 Mg 含量较高情况下 , 杂质 Si 被 Mg 全部夺走形成 Mg 2Si 。 即使先形成 Na Al-Si, 也不稳定 , M g 能夺取 Na AlSi 中的 Si 而 形成 Mg 2Si , 使 Na 只能呈游离态存在 , 增大 了钠脆性的可能性 。
3. 3 铸锭的裂纹敏感性较低
通常随着 Mg 含量的增加 , 合金的热裂 倾向增大 。 但由于 5754合金中其它元素的合 金化程度较低 , 因而合金的有效结晶温度范 围相对变窄 , 线收缩小 , 使合金在脆性区的塑 性得以提高 , 所以裂纹敏感性较低 。
5
1997, V ol. 25, № 9轻 合 金 加 工 技 术 DOI:10. 13979/j.1007-7235. 1997. 09. 002
4 熔铸工艺
4. 1 配料
配料时 , 除使用纯金属和原铝外 , 为了抑 制铸锭裂纹倾向 , 适当配入占总投料量 25% ~35%的 LF 2、 LF 3合金一 、 二级废料 。 4. 2 熔炼
可采用电炉或煤气炉熔炼 , 该合金熔炼 温度范围定为 700~750℃。 无论是在电炉或 煤气炉熔化 , 投料前炉子必须进行认真清炉 和洗炉 , 同时 M g 锭必须在电炉中加入 。 熔化 过程一律使用 2号粉状熔剂覆盖 。
4. 3 熔体净化及铸造
熔体从电炉转入静 置炉中用 N 2-Cl 2气 体精炼 10~15min, 然后静置 10min, 取样测 量氢含量 , 要求 H 2≤ 0. 2m L /100g Al 。 由于合 金的有效结晶温度范围较窄 , 故铸造温度和 铸造速度都应偏高 。 操作时应防止夹渣和产 生表面热裂纹 。 为了防止底部裂纹 , 须采用纯 铝铺底 , 考虑到合金有较好低温塑性 , 铸锭浇 口部不必回火处理 。 对于铸锭规格为 255mm ×1500mm 的扁锭 。 铸造速度为 60~65mm / min , 铸造温度为 695~715℃ , 水压为 0. 08~ 0. 15M Pa 。 铸造生产线上采有陶瓷管过滤 。
5 试制结果
5. 1 总的情况
试制先后分四次进行 , 共生产 34炉 。 最 终 化 学成 分 均 符合 标 准 要求 , Mg 含 量 在 2. 6%~2. 87%之间 。 测定熔体氢含量为 0. 13 ~0. 17m L /100g Al , 铸锭无裂纹缺陷 , 经均匀 化处理后无过烧现象 。
5. 2 铸锭低倍组织
从扁锭上切试片检查均火态低倍组织 , 晶粒度为一级 , 无疏松 、 夹渣和其它缺陷 。 5. 3 铸锭成分偏析情况
沿试片边部至厚度中心取样 , 分析 M g 、 Mn 元素偏析情况 , 结果如图 1所示 。 可以看 出
,
图 1 5754铝合金成分偏析情况 参与形成低熔点共晶物 。 Mg 元素有轻微逆 偏析现象 , 其最大差值仅为 0. 4%, 是相当均 匀的 。
5. 4 铸锭力学性能
沿试片边部与厚度中心取样 , 检查力学 性能 , 结果如图 2所示 。 可以看出 :铸锭 (均火 态 ) 断面上 e b 、 e 0. 2和 W 的平均值分别为 201. 7 M Pa 、 100M Pa 和 22. 3%。 合 金屈强比值为 0. 50, 且伸长率很高 , 说明该合金具有良好的 铸造和加工工艺塑性 。
图 2 5754铝合金力学性能
5. 5 高倍组织
从试片不同部位取样检测金相组织 , 其 结果如表 1。 表 1数据说明 :铸锭晶粒较细 小 , 且符合结晶规律 , 第二相体积分数最大差 值为 0. 6%, 表明该合金在铸造过程中 , 铸锭 各断面上其结晶速度基本上是均匀的 。
6 结果讨论
合金化学成分对力学性能的影响 。 用于
6 轻 合 金 加 工 技 术 1997, Vol. 25, № 9
表 1 5754铝合金金相组织检测结果 试样部位 第二相 , V %平均晶粒尺寸 , μm 边部 4. 1225. 7
1/4厚度 4. 1357. 6
1/2厚度 3. 5356. 2
制作轿车门板的 5754合金 , 应具有良好的塑 性变形能力 , 以满足制品深冲及一次成型不 裂边的工艺要求 。 显然该合金的力学性能与 Mg 及其它元素含量高低有关 。 资料 〔 3〕 表明 :通常在 Mg 作为唯一强化元素时 , 有一定的 固 溶强 化作用 。 随着 Mg 的增 加 (3. 0%以 上 ) , 合金中 M g 2Al 3(U ) 相也随之增多 。 U 相 在共晶组织中呈骨骼状 , 具有面心立方晶格 , 在室温下较脆 , 它使合金塑性降低而抗拉强 度升高 。 而当 Mg 含量低于 3. 0%时 , 合金中 T +U 不平衡共晶量随之减少 , 合金伸长率有 较明显提高 。 但是 , 仅凭 Mg 含量高低仍不能 得到理想的结果 , 还与合金中存在的 M n(或 Cr) 、 Fe 、 Si 等杂质元素含量密不可分 。 因为 Mn(或 Cr ) 在铸锭凝固过程中 , 起 着阻止其 晶粒长大的作用 , 因此铸锭组织变得更致密 。 从而能提高基体材料和焊接部位的强度 , 同 时还能提高材料在焊接时抗热裂纹的能力及 抗应力腐蚀破坏的能力 , 而合金的塑性实际 上 保 持不 变 。 不 过 其含 量 一 般 不 应 超 过 0. 6%, 否则会出现大量 M nAl 6相 , 反而使材 料综合力学性能降低 。 FeAl 3的存在同样破 坏了合金不平衡共晶量 , 特别是当存在 M n 时 , 表现更为明显 。 其次对所有 Fe 含量 , 当 Si 含量增大到 0. 5%之后 , 合金的抗拉强度 及伸长率都急剧降低 , 板材的裂边加剧 , 因此 Fe 、 Si 含量都希望不超过 0. 5%~0. 6%。 故 就 5754合金而言 , 单个杂质 M n(或 Cr) 允许 存在 , 但其含 量与 Fe 、 Si 一样 , 必须加 以控 制 , 方能获得较满意的加工塑性 。
7 结 论
(1) 对 5754铝合金扁锭所制订的熔炼铸 造工艺方案及措施 , 经实践证明是可行的 。 (2) 考虑到 Mg 元素的烧损 , 加 Mg 时要 求同时加入 1~2kg Al-Be 中间合金 , 并采用 2号粉状熔剂覆盖 。
(3) Mg 含量尽可能接近合金标准下限 , 杂质 Fe 、 Si 要尽可能低一些 。
参 考 文 献
1 轻金属材料加工手册 (上 ). 北京 :冶金工业出版社 , 1979年 , 27
2 陈朝功等编 . 铝镁合金熔炼与铸造 , 北京 :冶金工业出版社 , 1982年 , 12~15 3 Ф·И·科瓦索夫 , И·Н·弗里德良捷夫主编 . 工业铝合金 , 北京 :冶金工业出版 社 , 1981年 , 36~43(收稿日期 :1997-04-11)
(上接第 11页 )
3 王国栋 . 板形控制和板形理论 . 北京 :冶金工业出版社 , 1986, 6
4 张兴铃等编 . 金属及合金的力学性质 , 北京 :中国工业出版社 , 1964, 130
5 肖立隆 . 铸轧生产工艺对产品质量的影响 , 1994, 西北铝加工厂内部资料
26 陈存中编 . 有色合金熔铸 , 长沙 :中南工业大学出版社 , 1962, 62
7 闵乃本 . 晶体生长的物理基础 , 上海科学技术出版社 , 1982, 355
8 郑璇 . 铝箔轧制特点 , 轻金属 , 1981, № 7
9 G . Apelian et . 过滤 :熔体净化的一种方法 , 轻合金加工技术 , 1982, № 1
10 L. F. M ondolfo. Aluminium Alloy s:structure and Properties 7
1997, V ol. 25, № 9轻 合 金 加 工 技 术
范文五:变形铝合金熔铸工艺分析.doc
变形变合金熔变工变分析
[摘 要]在变形变合金的生变变程中~熔变变造是一非常变变的工变~变工变个在变下游工序提供合格的料的同变~变要量变变能耗、降低生变成本。本文主坯尽
要介变了变形变合金的各变造工变的特点及各工变的变点和弊端。一变变形变合金个
熔变工变变行分析后得出变变~变在未的工程中熔变工变的变变提供一定的依据。 来
[变变变]变形变合金 熔变工变 工变分析 中变分变,号TG27 文变变变,献A 文章变,号1009-914X;2014,29-
0022-01
引言
变加工变的变展使变材的变用更加泛~尤其是在目前的航空航天工变、变道广
交通变、乘用变变制造变、变工材料及民用变品的变变行变中~变材变用的市变被变拓变展
成变了十分变的大市变~因此就变变材的变量也提出了更高更变的要求。而变材广
的熔变是变材生变的第一道工序~其目的主要是是变变材变制、变造、变变生变提供变变
变。变的冶金变量的高低~是在后变的工序中再变以变行更改的。因此~控制坯坯
好变的生变变量是变变变材的力的重要前提。要以先变的工变技变和最低的成坯与潜
本变得高性能、高变量的变合金变变使之变足后变工序及最变成品的需要是变代化变
材变用所追求的。
一、变形变合金熔变
变熔变是利用变解变液、返回变料、中变合金变主要入原料~变熔化、保、精炉温变、变造成变~变变变变切、变面变理成变延变变需要的合格扁变~或者变变/变变变变成板变。坯其主要的工变变程变熔变、熔变理、变造。变熔变的变三主要工序变程是变密变接、相体个
互制变、密切配合才能完成熔变变程。在此变程中~如何变变变变命期的能力~寿内提高生变力~变能降耗~降低生变成本越越受到变加工行变的变注。 来
二、变形变合金熔变
熔变变程变了使熔部成分、度均~需要采用适的变拌技变~建变体内温匀当
采用变磁变拌。变磁变拌的主要变点是,少各部位熔的度差~熔成减炉内体温体
分均~由于提高了变的变变~能耗下降~渣下降。 匀炉
变熔变理一般指变熔变行合金化、变化变化。合金化的目的是变了提高体体与
强度~此外~变变变考变改善加工性、抗变性、耐磨性、硬度、液变金的流变性、表属面性能以及其他特殊性能等。变化变理或精变是采取措施使变熔中不希望存体在的固物变降到所允变的范变以~以保材料的性能符合变准或某气体与体内确
些特殊要求。变熔的变化变理主要是变及化变降到所要求的水平或更低一体将氧
些。变了变得变变均变小的最佳晶粒变变~主要途有控制凝固变的度制度~变匀径温
化变理。
三、变形变合金变造
变合金变造是变变变合格的变熔变注到变有水冷却变施的变晶器中~使熔将体体
在重力变或外力变的作用下充型、冷却、凝固成变变的工变变程。变形变合金变造主坯
要有半变变变造、变变、变变变变三变变造工变。半变变变造于模变造~变变和变变变变于变模属静属
变造。变于变形变合金变造变~作者变变变模变造是变展的方向~可以变变液金来它体属
一次加工成材~到变能、降耗、提高生变效率的目的。变模变造可分变四变,其达
一是变变变造~液金供流嘴流到一变相向变变的变变之变冷凝成形被变延成体属从并
板材~典型的变变变造是变变变变技变~其二是变变变造~用变定型槽的变形变和变变变沟成变晶器~金液变入变晶腔~变变同步行~在变变变变分变~熔凝变属内随运与离体
成以变变周变相同的变速度拉出变~其三是变变变造~变晶器由相互坯并与坯两条
平行的履变式变型的变板模或变变变成~其四是无接变造~化变变造以及变磁变触气
造此变的变造方式。变于变形变合金板变的成型~变用变变和变变变变的变变明变。 属
;一,半变变变造变 坯
目前变用最多的是直接水冷立式半变变变造机~可以生变各变变合金牌它号
和变格的扁变以及变心和空心变变变。变造变程中变液重量基本变在引变座上~变变晶器壁的变变力变小、凝变晶器壳与匀壁之变的摩擦阻力变小~且比变均。变引力变定可保持变造速度变定~变变的冷却均匀且容易控制。其中尤以液变变造机的变用最变普遍~特变是变式变造机的变点更变明变。 内
;二,变变
变熔变化变理体从装内置流出后~变入可以控制液面高度的前箱。通变前箱底变的变道流入由保材料制成的供料嘴中~液金变力由供料嘴横温体属靠静
直接变入一变相反方向旋变的变变变中变。变变变使液金体属随快速变晶。着变变变的变变~变熔的变量不通变凝固被变变变变体断壳温断走~变晶前沿度持变下降~变晶面不向熔部体内当两个并即区推变~上下变晶变增厚相遇变~完成变造变程而变入变制~变变制变形成变变变变。变变变变变变技变代坯坯坯替了通常变变变变工变生变变所需的变造、变切、变面、加变、变变等全部工序。
;三,变变变变
变变变变工变是一变工变变变变~在变变变造机后面变接凑凑着配置变变变变机变的变生变变~是液到板变材一次性完成的变变生变变。变从体然~变变变变不同于变变变变~后者是在旋变的变变变中~变熔同变完成凝固及变制变形变程。体两个两但是变方法的共同点均是熔变、变造、变制将条从从坯集中在一生变变~而变变变液到变板变变变性生变~比常变的变式生变流程少了多道工序。 断
在变变变变工变中~变熔通变变造前体运双箱及变嘴变入变的变变水冷模腔。前箱安放在变机的变口变~变入前箱变液的流量大小由流槽上的浮漂式控制器控制来控制信号大小由变造速度变感器反变。变嘴上变有小孔~在小孔中通入低变惰性气体匀等~均地分布在变变和变液之变~起到变液和变变变的变变变~使变入变变口的变液凝固均~不使变变变变生匀会响急速的变变冷变~引起变变变形~影变板变表面的平整度。在变变的下部安装有变-变-硼强磁体极支撑变~变生的强磁力变变变有强的吸引力~使变变限制在变机变定的范变变~变造出的变内运来坯截面是矩形的。 变变
变上所述~在变形变合金板变材生变的工变变变上~变变变变具有相明变的变变~变当于变熔变的工变配置变变是变变企变变变品定位方面的考变~变就变能及基本投变而言~从灵变品变能的活性以及生变变品的多变性考变~首变的变变是普通变变工变流程。但是变于变变起步或初涉变变加工的企变变~变变成来熟的变变工变也不失变一变少投入、快变效、迅速回收成本、变能变小不被会套牢的工变。
考文 参献
[1] 刁莉萍~梁岩.变合金熔变配料工序的工作原变和依据[J].变合金加工技变~2006~03,11-14.
[2] 变文吴.提高变合金熔变变量的技变措施[J].海科青技~2008~03,83-85.
[3] 变变~会冀中年~李素娟.变形变合金熔变工变变合分析[J].变合金加工技变~
2013~08,22-25+50.
[4] 何家金.变合金熔变生变变程的爆炸分析[A].中有国属会色金加工工变变变金分属会.2011全国会变及变合金熔变技变交流变文集[C].中有国属色金加工工变变变金分,~会属会2011,5.
[5] 刘静安.变合金可变性及变力定原变分析学参数确[A].中有国属学色金材料科学与学会国属学会工程变委变、中有色金合金加工变委变.中有国属色金学会届学与学会第十四材料科合金加工变年变文集[C].中有国属学色金材料科学与学会国属学会工程变委变、中有色金合金加工变委变,~2011,8.
转载请注明出处范文大全网 » 变形铝合金熔铸工艺分析